Abundancja izotopu

Abundancja izotopu

Abundancja izotopu, znana również jako abundancja naturalna (ang. natural abundance, w skrócie NA), odnosi się do procentowego udziału konkretnego izotopu pierwiastka w jego naturalnych zasobach.

Na przykład, izotopy wodoru mają następujące abundancje:

  • wodór-1 (prot): 99,985%
  • wodór-2 (deuter): 0,015%
  • wodór-3 (tryt, promieniotwórczy): ślady.

Chociaż suma abundancji protu i deuteru wynosi 100% (z ograniczoną dokładnością), w przyrodzie znajdziemy także ślady niestabilnego trytu, który powstaje w atmosferze w wyniku interakcji promieniowania kosmicznego z gazami atmosferycznymi, oraz „resztki” wodoru-3 (czas połowicznego zaniku trytu wynosi 12 lat) powstałego w wyniku prób jądrowych.

Inny przykład to uran, który ma trzy naturalnie występujące izotopy: 238U, 235U i 234U. Ich abundancje naturalne wynoszą odpowiednio 99,2745%, 0,72% oraz 0,0055%. Oznacza to, że w analizie 100 000 atomów uranu, średnio znajdziemy 99 275 atomów uranu-238, 720 atomów uranu-235 i maksymalnie 5 lub 6 atomów uranu-234. Abundancje te są rezultatem czasów połowicznego zaniku tych izotopów: dla 238U wynosi on 4,47 miliarda lat, dla 235U 704 miliony lat, a dla 234U 245 500 lat. Zatem w przypadku uranu najbardziej obfitym izotopem jest ten najtrwalszy, natomiast najmniej powszechny to izotop o najmniejszej trwałości.

Nie zawsze jednak to się sprawdza: naturalne abundancje mogą być kształtowane przez różne czynniki, takie jak:

  • prawdopodobieństwo ich powstawania w procesach nukleosyntezy (np. izotopy 147Sm i 148Sm są znacznie bardziej obfite niż stabilny 144Sm);
  • produkcja danego izotopu w seriach promieniotwórczych (np. ołów, gdzie izotopy o masach 206, 207 i 208 mają obfitości odpowiednio 24,1%, 22,1% i 52,4%, każdy z nich jest końcowym produktem jednego z szeregów promieniotwórczych, podczas gdy izotop pierwotny z masą 204 występuje tylko w 1,4%).

Wartość abundancji jest głównie uzależniona od procesów tworzenia pierwiastków we Wszechświecie oraz trwałości poszczególnych nuklidów. Nie ma praktycznie wpływu na nią warunki geologiczne i geograficzne, z wyjątkiem lekkich pierwiastków, gdzie efekty izotopowe mogą prowadzić do różnic w obfitości danego izotopu w różnych formacjach geologicznych i astronomicznych.

Z uwagi na podobieństwa chemiczne różnych izotopów tego samego pierwiastka oraz niewielkie różnice w ich masach, głównym źródłem informacji o abundancjach izotopów są techniki spektrometrii mas oraz metody jądrowe.

Zobacz też

  • częstość występowania pierwiastków we Wszechświecie
  • nukleosynteza
  • frakcjonowanie izotopowe

Linki zewnętrzne

  • Lista abundancji trwałych izotopów pierwiastków NanoSIMS group (Washington University) (ang.). presolar.wustl.edu. [zarchiwizowane z tego adresu (2011-11-10)].
  • Interaktywna Tablica Izotopów (ang.). ie.lbl.gov. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-05-11)].
  • Narzędzia do obliczania rozkładów izotopowych z małą i dużą precyzją (ang.). research.smilems.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2011-08-26)].